RU2613353C2 - Внутрискважинный генератор вращающегося магнитного поля - Google Patents
Внутрискважинный генератор вращающегося магнитного поля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2613353C2 RU2613353C2 RU2014110521A RU2014110521A RU2613353C2 RU 2613353 C2 RU2613353 C2 RU 2613353C2 RU 2014110521 A RU2014110521 A RU 2014110521A RU 2014110521 A RU2014110521 A RU 2014110521A RU 2613353 C2 RU2613353 C2 RU 2613353C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bearing
- housing
- channel
- fluid
- winding
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 61
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
- E21B41/0085—Adaptations of electric power generating means for use in boreholes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/02—Adaptations for drilling wells
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
- E21B4/04—Electric drives
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
- E21B47/14—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves
- E21B47/18—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry
- E21B47/20—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves through the well fluid, e.g. mud pressure pulse telemetry by modulation of mud waves, e.g. by continuous modulation
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
- E21B4/02—Fluid rotary type drives
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
Изобретение относится к внутрискважинному генератору вращающегося магнитного поля. Внутрискважинный генератор вращающегося магнитного поля содержит статорный узел, включающий неподвижный цилиндрический корпус (1) и обмотку (20), размещенную в первой области (L1) корпуса (1), и роторный узел, включающий постоянный магнит (10), размещенный в радиальном направлении снаружи обмотки, и турбинный ротор (8), размещенный во второй области (L2) корпуса (1), которая в осевом направлении примыкает к первой области (L1). Ротор (8) и магнит (10) жестко соединены друг с другом вдоль осевого направления и размещены на корпусе (1) на обоих концах роторного узла соответственно через первый подшипник и второй подшипник. Корпус (1) содержит внутренний осевой канал (18) и радиальный канал (22), размещенный в его первой области. Для вывода выработанной электрической энергии и/или выработанного электрического сигнала используется электрический провод (21), который проходит через радиальное сквозное отверстие с уплотнением и соединен с обмоткой. Изобретение направлено на увеличение мощности и оптимизацию конфигурации генератора. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к технической области бурения для получения нефти и газа, а в частности к внутрискважинному генератору вращающегося магнитного поля, приводимому в движение буровым раствором.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
С развитием современных технологий бурения для получения нефти и газа, в процессе бурения все более и более широко применяется приспособление для измерения при бурении (приспособление для измерений в процессе бурения). Приспособление для измерений в процессе бурения передает подземные данные на поверхность с помощью импульсов бурового раствора, электромагнитной волны или звуковой волны, так что технические специалисты на поверхности получают возможность анализировать эти данные, а затем производить соответствующую регулировку процесса бурения.
В известных технических решениях подачу энергии внутрискважинному приспособлению для измерений в процессе бурения осуществляют в основном двумя способами, а именно посредством блока аккумуляторных батарей и посредством генератора. Поскольку емкость и надежность блока аккумуляторных батарей в значительной мере определяется температурой, то, когда температура достигает 120 градусов Цельсия, емкость блока аккумуляторных батарей уменьшается на 20 процентов. Предельная температура для блока аккумуляторных батарей составляет примерно 175 градусов Цельсия. Кроме того, для преобразователя и электронных схем приспособления для измерений в процессе бурения требуется мощность только в несколько или дюжину ватт, при этом часть системы для проведения подземных измерений и управления может потреблять мощность 700 Ватт. Для увеличения времени работы указанного приспособления под землей в настоящее время обычно используется внутрискважинный генератор в качестве источника питания для приспособления для измерений в процессе бурения, который осуществляет подачу энергии для батареи и/или группы преобразователя и устройства выработки сигнала.
В источнике US 5517464 раскрыто приспособление для измерений в процессе бурения, в котором объединены импульсный генератор на основе бурового раствора и турбинный генератор. Турбинный генератор содержит турбинное колесо, приводной вал, трансмиссию, трехфазный генератор переменного тока и устройство измерения скорости вращения. Поскольку пространство под землей ограничено, а генератор способен выдавать только относительно небольшую мощность, турбинный генератор не может удовлетворить требованиям, предъявляемым к процессу бурения. Кроме того, в этом устройстве используется редуктор для получения ответной реакции в виде скорости вращения от турбины и генератора, что приводит к усложнению конструкции приспособления для измерений в процессе бурения. Более того, поскольку витки прямо контактируют с буровым раствором, необходимо обеспечивать высокое качество бурового раствора, рабочие характеристики подшипников и изоляцию витков; при этом витки могут быть легко повреждены при долгой работе на высокой скорости в сложных условиях, таких как высокая температура и сильная вибрация.
В источнике CN 201010533100.2 раскрыта используемая при бурении для добычи нефти генераторная система на основе бурового раствора, которая содержит катушечную обмотку, магнит, рабочее колесо, верхний затвор, нижний затвор, центральный вал и изоляционный стакан, при этом магнит встроен во втулку рабочего колеса; катушечная обмотка закреплена в закрытой полости, образованной центральным валом, верхним и нижним затворами и изоляционным стаканом; а втулка рабочего колеса с зазором посажена на изоляционный стакан. Когда буровой раствор совершает под давлением промывание сверху вниз, промываемое рабочее колесо вращается, так что магнит, встроенный во втулку рабочего колеса, вращается синхронно с рабочим колесом, а витки проходят через магнитные силовые линии для выработки энергии. Более того, между рабочим колесом и изоляционным стаканом выполнен стакан из износостойкого сплава, который обеспечивает возможность реализации поддержки и выпрямления при вращении рабочего колеса. Между стаканом из износостойкого сплава и затворами выполнен амортизатор для того, чтобы уменьшать влияние воздействия бурового раствора на стакан из износостойкого сплава.
Эта генераторная система на основе бурового раствора, используемая при бурении для добычи нефти, предпочтительна тем, что в ней больше не используется уплотнение подвижного соединения. Однако в ней используется посадка с зазором, с буровым раствором в качестве смазки, между ротором и изоляционным стаканом, чтобы реализовывать указанные поддержку и выпрямление. При работе с высокой скоростью в буровом растворе, поскольку в буровом растворе неизбежно присутствие песка, весьма вероятно возникновение засоров из песка, вызывающих поломку всей системы и выход из строя смазывания буровым раствором. Кроме того, металлический изоляционный стакан, находящийся между магнитом и катушечной обмоткой, испытывает воздействие вихревых токов в изменяющемся магнитном поле с соответствующими потерями, что весьма затрудняет выработку указанной системой большой мощности. При этом потери на вихревые токи непосредственно выражаются в виде нагрева, вызывающего увеличение температуры.
Наиболее близкий аналог настоящего изобретения описан в источнике CN 2704959 Y, раскрывающий новый турбинный генератор, используемый для бурения, в частности, турбинный генератор, используемый для бурения и с возможностью его легкого оборудования в отверстие на буровой панели. Турбинный генератор содержит статор, постоянный магнит, оборудованный на нижнем конце полой части ротора турбины для совместного вращения. Верхний конец статора оснащен подшипником скольжения, вспомогательно согласованным с вспомогательным подшипником скольжения, оборудованным на верхнем конце полой части турбины, а средняя часть статора согласована с нижним подшипником скольжения, вспомогательно оборудованным на нижнем конце полой части ротора турбины и, таким образом, взаимодействие не может быть нарушено.
Однако представленный прототип заявленного изобретения не обеспечивает достаточно высокую выработку мощности с одновременной оптимизированной конфигурацией генератора для вывода выработанной электрической энергии и/или выработанного электрического сигнала более эффективным способом.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящий документ обеспечивает создание внутрискважинного генератора вращающегося магнитного поля, содержащего: статорный узел, содержащий неподвижный цилиндрический корпус и обмотку, размещенную в первой области корпуса; и роторный узел, содержащий постоянный магнит, размещенный в радиальном направлении снаружи обмотки, и турбинный ротор, размещенный во второй области корпуса, которая в осевом направлении примыкает к первой области, причем турбинный ротор и постоянный магнит жестко соединены друг с другом вдоль осевого направления и размещены на корпусе на обоих концах роторного узла соответственно через первый подшипник и второй подшипник. Технической задачей заявленного генератора является увеличение выработки высокой мощности и оптимизация конфигураций генератора для вывода выработанной электрической энергии и/или выработанного электрического сигнала более эффективным способом
В одном варианте реализации изобретения согласно настоящему раскрытию, первый внутренний канал для текучей среды и второй внутренний канал для текучей среды, которые сообщаются друг с другом, выполнены соответственно между турбинным ротором и корпусом и между постоянным магнитом и обмоткой, так что часть текучей среды, проходящей через генератор, поступает в первый внутренний канал для текучей среды через первый подшипник, а затем выпускается через второй подшипник после протекания через второй внутренний канал для протекания текучей среды.
В одном варианте реализации изобретения, первый внешний канал для текучей среды размещен на периферии турбинного ротора.
Согласно настоящему раскрытию, направляющий статор размещен на третьей области корпуса, которая в осевом направлении примыкает ко второй области, второй внешний канал для текучей среды размещен на периферии направляющего статора и третий внутренний канал для текучей среды, сообщающийся с первым внутренним каналом для текучей среды, размещен внутри направляющего статора.
Согласно предпочтительному варианту реализации настоящего раскрытия, между турбинным ротором и корпусом размещено регулировочное кольцо, при этом первый внутренний канал для текучей среды размещен между турбинным ротором и регулировочным кольцом, а первый подшипник размещен на периферии регулировочного кольца.
Согласно еще одному предпочтительному варианту реализации настоящего раскрытия, между направляющим статором и первым подшипником размещено токосъемное контактное кольцо.
Согласно настоящему раскрытию, первый подшипник содержит верхний роторный подшипник и радиальный подшипник, а второй подшипник содержит нижний роторный подшипник и корпусной подшипник.
Согласно предпочтительному варианту реализации изобретения, в радиальном направлении снаружи обмотки выполнен изоляционный слой.
Согласно еще одному предпочтительному варианту реализации изобретения, ярмо и непроводящий магнитное поле экран соответственно размещены в радиальном направлении снаружи и внутри постоянного магнита, при этом второй внутренний канал для текучей среды размещен между изоляционным слоем и непроводящим магнитное поле экраном.
Согласно настоящему раскрытию, корпус содержит внутренний осевой канал и радиальный канал, размещенный в его первой области, при этом для вывода выработанной электрической энергии и/или выработанного электрического сигнала используется электрический провод, который проходит через радиальное сквозное отверстие с уплотнением и соединен с обмоткой.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение будет подробно описано ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. Следует понимать, что данные чертежи приведены только для лучшего понимания настоящего раскрытия, их не следует рассматривать как ограничивающие его. На фиг.1 схематически показана конструкция внутрискважинного генератора вращающегося магнитного поля согласно настоящему раскрытию.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Конкретный вариант согласно настоящему раскрытию будет раскрыт ниже со ссылкой на фиг. 1.
Внутрискважинный генератор 100 вращающегося магнитного поля согласно настоящему раскрытию в общем случае содержит статорный узел и роторный узел. Статорный узел содержит неподвижный цилиндрический корпус 1. Цилиндрический корпус 1, в качестве монтажного основания всего генератора, выполнен в виде удлиненного элемента в форме вала. Все компоненты генератора 100 могут быть установлены в цилиндрическом корпусе 1. На некоторой области корпуса 1 (а именно первой области L1) размещена обмотка 20. В одном конкретном варианте реализации изобретения, на одном конце (правый конец на фиг. 1) первой области L1 размещен выступ 25, выполненный в форме встроенного уступа, так что на нем в осевом направлении может быть размещена обмотка 20.
В предпочтительном варианте реализации изобретения, в радиальном направлении снаружи обмотки 20 размещен изоляционный слой 13, а внутри обмотки 20 в радиальном направлении размещен пакет пластин 19. Во время работы корпус 1 не вращается. Вследствие этого, обмотка 20, пакет пластин 19 и изоляционный слой 13 также не вращаются во время работы.
Согласно настоящему раскрытию, роторный узел содержит постоянный магнит 10, размещенный в первой области L1 корпуса 1. Магнит 10 также расположен в радиальном направлении снаружи обмотки 20, при этом его один конец (правый конец на фиг. 1) образован вторым подшипником, а именно нижним подшипником 14 и корпусным подшипником 15.
Турбинный ротор 8 размещен на одной стороне (левая сторона на фиг. 1) второй области L2 корпуса 1, примыкающей к первой области L1. Турбинный ротор 8 выполнен в осевом направлении с примыканием к постоянному магниту 10 и жестко соединен с ним. Роторный узел размещен на корпусе 1 на его обоих концах соответственно через первый подшипник и второй подшипник. Первый подшипник и второй подшипник могут оба быть, например, подшипниками скольжения.
В предпочтительном варианте реализации изобретения, ярмо 9 может быть размещено снаружи постоянного магнита 10. Ярмо 9 жестко присоединено к турбинному ротору 8 и постоянному магниту 10, так что обеспечивает возможность вращения турбинного ротора 8 и постоянного магнита 10 в совокупности. В предпочтительном варианте реализации изобретения, непроводящий магнитное поле экран 11 может быть размещен внутри постоянного магнита 10 для защиты постоянного магнита 10.
На периферии турбинного ротора 8 размещен первый внешний канал 8а для текучей среды. Во время работы генератора 100 под землей, текучая среда, такая как буровой раствор, протекает через первый внешний канал 8а для текучей среды так, чтобы осуществлять привод турбинного ротора 8 для его вращения. Поскольку постоянный магнит 10 жестко присоединен к турбинному ротору 8, он вращается вместе с ним. Таким образом, вращающийся постоянный магнит перемещается относительно неподвижной обмотки 20 и при этом проходит через магнитные силовые линии так, чтобы осуществлять выработку энергии.
Согласно предпочтительному варианту реализации изобретения, первый внутренний канал 12а для текучей среды размещен между турбинным ротором 8 и корпусом 1, а второй внутренний канал 12b для текучей среды размещен между постоянным магнитом 10 и обмоткой 20. Первый внутренний канал 12а для текучей среды и второй внутренний канал 12b для текучей среды сообщаются друг с другом.
В этом случае, во время работы генератора 100 под землей, большая часть бурового раствора проходит через первый внешний канал 8а для текучей среды на периферии турбинного ротора 8, чтобы осуществлять привод турбинного ротора для выработки энергии. Небольшая часть бурового раствора поступает в первый внутренний канал 12а для текучей среды через первый подшипник, затем проходит через второй внутренний канал 12b для текучей среды и, в конечном счете, вытекает из генератора 100 через второй подшипник. Таким образом, эта небольшая часть бурового раствора обеспечивает возможность эффективного уменьшения температуры на обмотке 20, благодаря чему достигается значительное увеличение эксплуатационной долговечности генератора 100. Кроме того, небольшая часть бурового раствора может также действовать в качестве смазки для первого подшипника и второго подшипника, а также предотвращать отложение на нем песка, так что эксплуатационная долговечность генератора 100 может быть также значительно увеличена.
Согласно одному варианту реализации изобретения, генератор 100 также содержит направляющий статор 3. Направляющий статор 3 размещен на третьей области L3 корпуса 1, которая в осевом направлении примыкает ко второй области L2, по направлению к стороне второй области L2, противоположной первой области L1. Вследствие этого, направляющий статор 3 и турбинный ротор 8 выполнены в осевом направлении с примыканием друг к другу. Второй внешний канал 3а для текучей среды размещен на периферии направляющего статора 3. Второй внешний канал За для текучей среды выровнен с первым внешним каналом 8а для текучей среды, размещенным на периферии турбинного ротора 8, или расположен со смещением от него под определенным углом.
С использованием направляющего статора 3, воздействие бурового раствора будет отклоняться от турбинного ротора 8 к направляющему статору 3, так что нагрузка на турбинном роторе 8 может быть эффективно уменьшена, благодаря чему эксплуатационная долговечность генератора 100 может быть еще больше увеличена. Кроме того, третий внутренний канал 12c для текучей среды, который сообщается с первым внутренним каналом 12а для текучей среды, размещен внутри направляющего статора 3. В этом случае, часть подземной текучей среды может последовательно протекать через генератор 100 через третий внутренний канал 12c для текучей среды, первый подшипник, первый внутренний канал 12а для текучей среды, второй внутренний канал 12b для текучей среды и второй подшипник.
Между турбинным ротором 8 и корпусом 1 может быть размещено регулировочное кольцо 17. При этих условиях первый внутренний канал 12а для текучей среды выполнен между турбинным ротором 8 и регулировочным кольцом 17, а первый подшипник выполнен на периферии регулировочного кольца 17. С использованием этого регулировочного кольца 17 обеспечивается возможность более простого управления размером первого внутреннего канала 12а для текучей среды и удобства изготовления и сборки турбинного ротора 8.
Первый подшипник может содержать, например, верхний роторный подшипник 6 и радиальный подшипник 7. Верхний роторный подшипник 6 размещен на одном конце турбинного ротора 8 с примыканием к третьей области L3 и образует пару осевых подшипников с одним концом направляющего статора 3, примыкающим ко второй области L2. При этом верхний роторный подшипник 6 и радиальный подшипник 7, который размещен на корпусе 1 или на регулировочном кольце 17, образуют радиальную подшипниковую пару.
В одном конкретном варианте реализации изобретения, генератор 100 также содержит токосъемное контактное кольцо 5, размещенное между направляющим статором 3 и турбинным ротором 8. Например, токосъемное контактное кольцо 5 может быть жестко соединено с направляющим статором 3 посредством сочетания посадки с натягом и адгезива с обеспечением, таким образом, стабильного ограничения положения. Таким образом, при интенсивной вибрации и при работе под землей токосъемное контактное кольцо 5 и верхний роторный подшипник 6 первого подшипника будут контактировать друг с другом и образовывать пару подшипников скольжения, благодаря чему обеспечивается возможность предотвращения прямого контакта направляющего статора 3 с турбинным ротором 8. Вследствие этого может быть уменьшена возможность повреждения турбинного ротора 8.
Второй подшипник может содержать, например, нижний роторный подшипник 14, размещенный на нижнем конце ярма 9, и корпусной подшипник 15, размещенный на корпусе 1. Нижний роторный подшипник 14 и корпусной подшипник 15 образуют пару подшипников скольжения и пару осевых подшипников.
Согласно настоящему раскрытию, внутренний осевой канал 18 образован внутри корпуса 1. В первой области L1 размещен канал 22, проникающий через боковую стенку корпуса 1. Внутри канала 22 размещен уплотненный контактный стержень 16, который соединен с обмоткой 20 и проходит во внутренний канал 18 через электрический провод 21. Согласно настоящему раскрытию, внутренний канал 18 может быть выполнен в форме глухого отверстия для прямого вывода выработанной энергии. Внутренний канал 18 может также быть выполнен в форме уступа сквозного отверстия вдоль его оси, и в этом случае, при подаче генератором энергию подземной системе внутренний канал 18 может также служить сигнальным каналом, проходящим через генератор.
Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления, различные модификации могут быть сделаны в настоящем описании, не отступая от объема настоящего раскрытия, и компоненты в настоящем описании могут быть замещены их эквивалентами. В частности, при условии отсутствия конфликта в отношении конструкции, все технические признаки, упомянутые во всех вариантах осуществления изобретения, могут быть объединены друг с другом в любой форме. Эти комбинации приведены и описаны в описании не исчерпывающим образом только с целью экономии и сохранения описания кратким и по существу. Вследствие этого, настоящее изобретение не ограничивается конкретными вариантами его осуществления, раскрытыми в описании, а включает в себя все технические решения, попадающие в объем формулы изобретения.
Claims (20)
1. Внутрискважинный генератор вращающегося магнитного поля, содержащий:
статорный узел, содержащий неподвижный цилиндрический корпус (1) и обмотку (20), размещенную в первой области корпуса (1), и
роторный узел, содержащий постоянный магнит (10), размещенный в радиальном направлении снаружи обмотки, и турбинный ротор (8), размещенный во второй области (L2) корпуса, которая в осевом направлении примыкает к первой области (L1),
причем турбинный ротор и постоянный магнит жестко соединены друг с другом вдоль осевого направления и размещены на корпусе на обоих концах роторного узла соответственно через первый подшипник и второй подшипник,
причем корпус (1) содержит внутренний осевой канал (18) и радиальный канал (22), размещенный в его первой области, при этом
для вывода выработанной электрической энергии и/или выработанного электрического сигнала используется электрический провод (21), который проходит через радиальное сквозное отверстие с уплотнением и соединен с обмоткой.
2. Генератор по п. 1, в котором первый внутренний канал (12а) для текучей среды и второй внутренний канал (12b) для текучей среды, которые сообщаются друг с другом, выполнены соответственно между турбинным ротором (8) и корпусом (1) и между постоянным магнитом и обмоткой, так что часть текучей среды, проходящей через генератор, поступает в первый внутренний канал (12а) для текучей среды через первый подшипник, а затем выпускается через второй подшипник после протекания через второй внутренний канал (12b) для протекания текучей среды.
3. Генератор по п. 1 или 2, в котором первый внешний канал (8а) для текучей среды размещен на периферии турбинного ротора.
4. Генератор по п. 3, в котором направляющий статор (3) размещен на третьей области (L3) корпуса, которая в осевом направлении примыкает ко второй области (L2),
второй внешний канал (3а) для текучей среды размещен на периферии направляющего статора (3) и
третий внутренний канал (12c) для текучей среды, сообщающийся с первым внутренним каналом (12а) для текучей среды, размещен внутри направляющего статора (3).
5. Генератор по п. 1 или 2, в котором между турбинным ротором (8) и корпусом (1) размещено регулировочное кольцо (17), при этом первый внутренний канал (12а) для текучей среды размещен между турбинным ротором и регулировочным кольцом, а
первый подшипник размещен на периферии регулировочного кольца (17).
6. Генератор по п. 5, в котором между направляющим статором (3) и первым подшипником размещено токосъемное контактное кольцо (5).
7. Генератор по п. 1 или 2, в котором
первый подшипник содержит верхний роторный подшипник (6) и радиальный подшипник (7), а
второй подшипник содержит нижний роторный подшипник (14) и корпусной подшипник (15).
8. Генератор по п. 1 или 2, в котором в радиальном направлении снаружи обмотки (20) выполнен изоляционный слой (13).
9. Генератор по п. 8, в котором ярмо (9) и непроводящий магнитное поле экран (11) соответственно размещены в радиальном направлении снаружи и внутри постоянного магнита (10),
при этом второй внутренний канал для текучей среды размещен между изоляционным слоем (13) и непроводящим магнитное поле экраном (11).
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110252606.0 | 2011-08-30 | ||
| CN201110252606.0A CN102953912B (zh) | 2011-08-30 | 2011-08-30 | 旋转磁场式井下发电装置 |
| PCT/CN2012/080650 WO2013029524A1 (zh) | 2011-08-30 | 2012-08-28 | 旋转磁场式井下发电装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014110521A RU2014110521A (ru) | 2015-10-10 |
| RU2613353C2 true RU2613353C2 (ru) | 2017-03-16 |
Family
ID=47755329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014110521A RU2613353C2 (ru) | 2011-08-30 | 2012-08-28 | Внутрискважинный генератор вращающегося магнитного поля |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9598937B2 (ru) |
| CN (1) | CN102953912B (ru) |
| CA (1) | CA2849814C (ru) |
| GB (1) | GB2513988B (ru) |
| RU (1) | RU2613353C2 (ru) |
| WO (1) | WO2013029524A1 (ru) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104514666B (zh) * | 2013-09-27 | 2017-01-25 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种注水井井下发电系统及方法 |
| CN103928994B (zh) * | 2014-04-22 | 2017-01-25 | 孙东奎 | 一种发电机磁盘 |
| CN107075928B (zh) * | 2014-12-09 | 2020-06-16 | 哈里伯顿能源服务公司 | 井下涡轮组件 |
| US10472934B2 (en) | 2015-05-21 | 2019-11-12 | Novatek Ip, Llc | Downhole transducer assembly |
| US10113399B2 (en) | 2015-05-21 | 2018-10-30 | Novatek Ip, Llc | Downhole turbine assembly |
| CN110073073B (zh) | 2016-11-15 | 2022-11-15 | 斯伦贝谢技术有限公司 | 用于引导流体流的系统和方法 |
| US10439474B2 (en) * | 2016-11-16 | 2019-10-08 | Schlumberger Technology Corporation | Turbines and methods of generating electricity |
| CN108119293B (zh) * | 2016-11-26 | 2020-01-03 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种井下发电装置 |
| US11578535B2 (en) | 2019-04-11 | 2023-02-14 | Upwing Energy, Inc. | Lubricating downhole-type rotating machines |
| US10900285B2 (en) * | 2019-04-11 | 2021-01-26 | Upwing Energy, LLC | Lubricating downhole-type rotating machines |
| CN113700433B (zh) * | 2021-09-09 | 2023-05-12 | 西南石油大学 | 一种自发电风压电磁联合冲击自转式空气锤及使用方法 |
| CN118264048A (zh) * | 2024-03-19 | 2024-06-28 | 连云港杰瑞自动化有限公司 | 一种随钻测井仪用泥浆涡轮发电机 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2704959Y (zh) * | 2004-10-20 | 2005-06-15 | 任俊 | 钻井用涡轮发电机 |
| CN200993072Y (zh) * | 2006-11-28 | 2007-12-19 | 北京中天启明科技发展有限公司 | 井下涡轮发电机 |
| CN101126366A (zh) * | 2007-07-10 | 2008-02-20 | 武汉海阔科技有限公司 | 泥浆涡轮交流发电机 |
| GB2467046A (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-21 | Weatherford Energy Services Gm | Drill string turbine for driving a generator |
| RU2404370C1 (ru) * | 2009-05-27 | 2010-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТехГеоБур" | Турбогенератор |
| CN101982654A (zh) * | 2010-11-05 | 2011-03-02 | 北京天形精钻科技开发有限公司 | 石油钻井泥浆发电系统 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA961026A (en) * | 1972-02-09 | 1975-01-14 | Rolen A. Ioannesian | Turbodrill |
| US4546836A (en) * | 1983-10-26 | 1985-10-15 | Dresser Industries, Inc. | Downhole motor fluid flow restrictor |
| DE3938749A1 (de) * | 1989-11-23 | 1991-05-29 | Preussag Ag | Bohrturbine zum antrieb einer tiefbohrvorrichtung |
| US5517464A (en) | 1994-05-04 | 1996-05-14 | Schlumberger Technology Corporation | Integrated modulator and turbine-generator for a measurement while drilling tool |
| EP1141516B1 (en) * | 1998-12-15 | 2004-05-26 | AlliedSignal Inc. | A fluid-driven alternator having an internal impeller |
| US7230880B2 (en) * | 2003-12-01 | 2007-06-12 | Baker Hughes Incorporated | Rotational pulsation system and method for communicating |
| US7133325B2 (en) * | 2004-03-09 | 2006-11-07 | Schlumberger Technology Corporation | Apparatus and method for generating electrical power in a borehole |
| US8297375B2 (en) * | 2005-11-21 | 2012-10-30 | Schlumberger Technology Corporation | Downhole turbine |
| AU2009351363B2 (en) * | 2009-08-18 | 2014-09-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Apparatus for downhole power generation |
| US8853879B2 (en) * | 2010-02-15 | 2014-10-07 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for downhole power generation and selective interruption of a magnetic field |
| CN102080570B (zh) * | 2010-12-30 | 2013-07-31 | 中国海洋石油总公司 | 一种双涡轮井下大功率发电机 |
| CN202220711U (zh) * | 2011-08-30 | 2012-05-16 | 中国石油化工股份有限公司 | 旋转磁场式井下发电装置 |
-
2011
- 2011-08-30 CN CN201110252606.0A patent/CN102953912B/zh active Active
-
2012
- 2012-08-28 CA CA2849814A patent/CA2849814C/en active Active
- 2012-08-28 RU RU2014110521A patent/RU2613353C2/ru active
- 2012-08-28 GB GB1404839.1A patent/GB2513988B/en active Active
- 2012-08-28 US US14/241,903 patent/US9598937B2/en active Active
- 2012-08-28 WO PCT/CN2012/080650 patent/WO2013029524A1/zh active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2704959Y (zh) * | 2004-10-20 | 2005-06-15 | 任俊 | 钻井用涡轮发电机 |
| CN200993072Y (zh) * | 2006-11-28 | 2007-12-19 | 北京中天启明科技发展有限公司 | 井下涡轮发电机 |
| CN101126366A (zh) * | 2007-07-10 | 2008-02-20 | 武汉海阔科技有限公司 | 泥浆涡轮交流发电机 |
| GB2467046A (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-21 | Weatherford Energy Services Gm | Drill string turbine for driving a generator |
| RU2404370C1 (ru) * | 2009-05-27 | 2010-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТехГеоБур" | Турбогенератор |
| CN101982654A (zh) * | 2010-11-05 | 2011-03-02 | 北京天形精钻科技开发有限公司 | 石油钻井泥浆发电系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2513988A (en) | 2014-11-12 |
| CA2849814A1 (en) | 2013-03-07 |
| RU2014110521A (ru) | 2015-10-10 |
| US9598937B2 (en) | 2017-03-21 |
| CN102953912B (zh) | 2015-05-13 |
| GB201404839D0 (en) | 2014-04-30 |
| WO2013029524A1 (zh) | 2013-03-07 |
| GB2513988B (en) | 2017-11-01 |
| US20140251592A1 (en) | 2014-09-11 |
| CA2849814C (en) | 2019-09-24 |
| CN102953912A (zh) | 2013-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2613353C2 (ru) | Внутрискважинный генератор вращающегося магнитного поля | |
| US8944185B2 (en) | Systems and methods to reduce oscillations in magnetic couplings | |
| CN108518347B (zh) | 一种一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵 | |
| CN106655680B (zh) | 一种可调磁旋转电机 | |
| WO2011074973A1 (en) | Electrical machine, rotor for such machine and a method for its manufacturing. | |
| RU2421612C1 (ru) | Многофазный генератор питания скважинной аппаратуры | |
| KR102617452B1 (ko) | 냉각부를 구비한 모터 회전자 | |
| JP2016146691A (ja) | 回転電機システム | |
| EP2677133B1 (en) | Turbocharger embedding an electrical machine with a dc coil | |
| EP2677640B1 (en) | Turbocharger embedding an electrical machine with permanent magnets | |
| CN208571754U (zh) | 一种压缩机用无磨损永磁电动机 | |
| CN201708655U (zh) | 电机液冷结构 | |
| CN100533926C (zh) | 发电机 | |
| CN211287957U (zh) | 一种井下大功率涡轮发电机 | |
| RU2324808C1 (ru) | Генератор питания скважинной аппаратуры | |
| CN203377735U (zh) | 旋转导向用井下发电机 | |
| CN101982654B (zh) | 石油钻井泥浆发电系统 | |
| CN202696334U (zh) | 电机转子及电机 | |
| KR20160121917A (ko) | 이중계자를 가지는 회전전기자형 풍력발전기 | |
| CN203457014U (zh) | 无刷同步电动机 | |
| JP2015056970A (ja) | 電気機器 | |
| RU2307439C2 (ru) | Устройство для уплотнения вала статора турбогенераторов | |
| RU2775211C1 (ru) | Скважинный гидрогенератор | |
| RU2334099C1 (ru) | Генератор питания скважинной аппаратуры | |
| RU2417313C1 (ru) | Генератор питания скважинной аппаратуры |